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AMBIENTE NA TERRA Evolução
HISTÓRICO E EVOLUÇÃO DO CONCEITO DE PLACAS TECTÔNICAS 7 TÓ
PICO
Umberto G. Cordani
7.1Introdução7.2 As primeiras ideias mobilistas7.3 A contribuição de Alfred Wegener7.4 Deriva continental: da hipótese para a confirmação
7.4.1 Paleomagnetismo e Geocronologia7.4.2 Geofísica marinha: as anomalias magnéticas nos oceanos.7.4.3 O teste da comparação geocronológica7.4.4 Da deriva continental à tectônica global
7.5 O conceito de Tectônica de Placas – Situação Atual
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HISTÓRICO E EVOLUÇÃO DO CONCEITO DE PLACAS TECTÔNICAS 7
7.1 IntroduçãoA superfície do planeta que habitamos parece-nos estável, e as feições que aparecem nos
mapas são indicadas como permanentes. O senso comum diz-nos que a noção de lugar, seja
o bairro em que vivemos, a nossa cidade ou o nosso país, tem em si embutido o conceito de
estabilidade. Na história da humanidade, a geografia do globo é permanente, e as posições
relativas de continentes e oceanos são mantidas e reconhecidas como imutáveis.
Por outro lado, o acima exposto não corresponde à realidade, visto que a dinâmica interna do
planeta impõe modificações na distribuição das grandes feições de sua superfície. Os afastamentos
ou aproximações entre continentes são diminutos, no máximo poucos centímetros por ano, de
modo que só podem ser verificados através de medições por instrumentos de grande precisão.
Consequentemente, na escala de tempo de uma vida humana, eles não acarretam modificações
importantes nas posições relativas de continentes e oceanos. Entretanto, no tempo geológico, produ-
zem modificações fantásticas, como o desaparecimento de oceanos inteiros ou a formação de novos
oceanos. O processo de afastamento relativo entre continentes foi denominado “deriva continental”.
Pelo exposto, é fácil entender por que, na história da ciência, continentes e oceanos foram
sempre considerados como feições maiores permanentes, e as estruturas geológicas, como origi-
nárias de movimentos verticais da superfície, para cima ou para baixo, ocasionando a recorrência
entre erosão e sedimentação. Durante os anos 60 do século XX, essas ideias de estabilidade na
escala global foram destruídas pela maior revolução científica das Geociências, com a emergência
dos paradigmas da Tectônica de Placas. Estes produziram a integração de todos os aspectos da
dinâmica da Terra na escala global, e reconheceram o “mobilismo” como a principal manifesta-
ção de superfície do planeta, em contraposição ao “verticalismo” até então existente. Em outras
palavras, pela primeira vez na história da Geologia, foi elaborada uma teoria unificadora para o
funcionamento do planeta, que produziu uma mudança completa na mentalidade da comunidade
geocientífica mundial, comparável à revolução “copernicana” da Astronomia.
Além de estudar os processos geológicos presentes, a Geologia é também uma Ciência
Histórica. Seu propósito é o de caracterizar a origem e a evolução do planeta Terra, desde a sua
formação até os dias de hoje. O objetivo deste trabalho é o de apresentar um histórico resumido
a respeito do advento do mobilismo, indicando aspectos da concepção e evolução dos conceitos
que levaram à tectônica global. A mudança de paradigma, do verticalismo para o mobilismo, foi,
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AMBIENTE NA TERRA Evolução
evidentemente, fruto de um esforço coletivo, em que participaram centenas de geocientistas.
Procuraremos relacionar e comentar as principais evidências que levaram à tectônica de placas,
bem como os geocientistas que as caracterizaram, para em seguida descrever as feições na escala
maior que caracterizam a geodinâmica do planeta.
7.2 As primeiras ideias mobilistas Entendemos que os primeiros passos na formulação
de ideias sobre as grandes movimentações de continentes
se deram por ocasião das grandes circum-navegações e
dos descobrimentos das potências europeias do século
XVI, quando o Oceano Atlântico em sua plenitude co-
meçou a comparecer nos primeiros mapas geográficos
em escala global. Como exemplo, o grande cientista e
literato inglês do século XVII, Francis Bacon, em sua obra
mestra Novanum Organum, olhando para a forma do Brasil
e África ocidental delineada nesses mapas, ficou intrigado
com o seu bom encaixe aparente e sugeriu que tais si-
milaridades dificilmente seriam acidentais. Será que esses
continentes já teriam estado ligados num passado distante?
Mais tarde, já no século XIX e no início do século
XX, algumas ideias mobilistas apareceram devido a vários
cientistas ligados de alguma forma à geologia. Por exem-
plo, Antonio Snider-Pellegrini produziu uma hipótese
especulativa em 1858, acompanhada de uma figura em
que as Américas, a Europa e a África estavam unidas,
para explicar a ocorrência de plantas fósseis idênticas nos
carvões europeus e norte-americanos (Figura 7.1). Por
sua vez, Frank Taylor e Howard Baker, mais ou menos ao
mesmo tempo, mas de modo independente, ao conside-
rar as estruturas dobradas das camadas sedimentares das
montanhas modernas, expuseram suas ideias sobre deriva Figura 7.1: Mapas publicados por A.Snider em 1858 para ilustrar as suas idéias sobre deriva continental.
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HISTÓRICO E EVOLUÇÃO DO CONCEITO DE PLACAS TECTÔNICAS 7
continental. O movimento de continentes seria necessário para explicar as grandes compressões
tangenciais à superfície da Terra, que produziriam as estruturas maiores observadas na escala global.
7.3 A contribuição de Alfred Wegener O grande criador da teoria da deriva continental foi o alemão Alfred Wegener, ativo como me-
teorologista, astrônomo e geofísico, que, no início do século XX, escreveu um minucioso estudo
comparativo dos continentes que ladeiam o Oceano Atlântico, descrevendo similaridades muito
específicas em diversos aspectos geológicos, e sugerindo, inclusive, algumas ideias para os possíveis
mecanismos da movimentação dos continentes (WEGENER, A. 1924). Entre outras coisas, imaginou
a existência de uma grande e única massa continental há cerca de 300 milhões de anos, que deno-
minou “Pangeia”, formada por todos os continentes atuais,
Américas, Eurásia, África, Austrália e Antártica (Figura
7.2). Esse supercontinente ter-se-ia fragmentado há cerca
de 160 milhões de anos e seus fragmentos foram “derivan-
do” gradativamente para as posições ocupadas pelos conti-
nentes atuais.
Wegener tornou-se um adepto fervoroso de sua
teoria, que defendeu durante décadas; muitas das evidên-
cias por ele relacionadas foram confirmadas posterior-
mente e somente algumas se revelaram incorretas.
Entretanto, menos por causa dos aspectos comparativos, e
mais pela dificuldade em aceitar os mecanismos sugeri-
dos para o seu funcionamento, as suas ideias ficaram
adormecidas na comunidade geocientífica internacional.
Wegener postulava o movimento das massas continentais
deslizando sobre o seu substrato, o que foi considerado
impossível, em virtude da rigidez do material crustal. Nas
décadas de 30 e 40, a ideia de uma deriva continental
chegou a ser ridicularizada pelos geofísicos, e apenas
alguns geólogos, trabalhando essencialmente nas correla-
ções Brasil – África, continuaram acompanhando as ideias de Wegener. Entre eles, Alex Du Toit
Figura 7.2: Caracterização da Pangea e dispersão de seus fragmantos continentais, de acordo com Wegener, em seu livro de 1924.
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AMBIENTE NA TERRA Evolução
e Henno Martin na África, e Reinhardt Maack e Karl Beurlen no Brasil. Por outro lado, o
geólogo inglês Arthur Holmes, entre muitos outros legados que deixou para a geologia, foi
fundamental para a teoria com sua sugestão de um mecanismo viável para a movimentação dos
continentes (HOLMES, A. 1945). Ele propôs a existência de correntes de convecção no manto,
originadas do calor produzido por radioatividade no interior da Terra, que seriam o motor
responsável pelos grandes movimentos continentais (Figura 7.3). Com o devido aperfeiçoa-
mento, o modelo de correntes de convecção permanece essencialmente o mesmo que é hoje
considerado pela comunidade geocientífica.
Entre as muitas evidências geológicas que foram apresentadas por Wegener, bem como
pelos seus seguidores que trabalhavam essencialmente no Hemisfério Sul, destacamos apenas
duas, muito difíceis de serem atribuídas ao simples acaso: 1) As similaridades notáveis entre as
rochas e os fósseis das grandes bacias sedimentares que se encontram hoje na América do Sul
e na África meridional, separadas por diversos milhares de quilômetros, e 2) As evidências de
glaciação continental de latitude que afetou, há cerca de 300 milhões de anos, grandes regiões
da África, América do Sul, Índia, Austrália e Antártica.
Figura 7.3: Concepção de A Holmes a respeito de correntes de convecção no interior da Terra. (Holmes, 1945)
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HISTÓRICO E EVOLUÇÃO DO CONCEITO DE PLACAS TECTÔNICAS 7
A primeira evidência refere-se à correlação existente entre as sequências estratigráficas
que integram as Bacias sedimentares do Paraná, na América do Sul, e do Karoo, na África
do Sul, que indica terem passado pelos mesmos eventos geológicos. Originadas ao mesmo
tempo, essas bacias tiveram grande incursão marinha no período Devoniano, com fósseis
invertebrados similares. Posteriormente, no Carbonífero, ambas sofreram glaciação de tipo
continental, que será comentada a seguir. Sucessivamente, no Permiano, ocorreram nas
duas bacias novas incursões marinhas, em muitos lugares com águas rasas, onde viviam,
entre outros animais, pequenos lagartos do gênero Mesosaurus, e mais tarde, já na Era
Mesozoica, mudanças climáticas levaram ao aparecimento de grandes desertos, que foram
seguidos de manifestações vulcânicas gigantescas, em ambas as bacias, expelindo sequências
de derrames de basalto com milhares de metros de espessura. A similaridade na evolução
geológica das bacias do Paraná e do Karoo já é impressionante, mas, a meu ver, a evidência
mais palpável de que elas estiveram ligadas no passado, no mesmo continente, é a do pe-
queno Mesosaurus, que seguramente não teria como atravessar um oceano inteiro para
aparecer nas camadas Permianas de ambas as bacias (Figura 7.4).
A segunda evidência corresponde exatamente à já mencionada grande glaciação continental,
cujos registros se encontram não só nas bacias sedimentares da América do Sul e da África, mas
também em bacias análogas da Índia, Austrália e Antártica (Figura 5a). A idade das camadas
com origem glacial é a mesma nesses lugares todos, como demonstram os fósseis de plantas
Figura 7.4: O pequeno réptil do Permiano, encontrado no Brasil e na África do Sul, que representou uma das melhores evidências em favor da deriva dos continentes.
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nelas encontrados, que caracterizam a Flora Glossopteris, ancestral de muitas plantas atuais. Assim
como no caso dos fósseis de Mesosaurus, esses fósseis vegetais indicam que as regiões onde
foram encontrados estiveram ligadas no mesmo continente. Mais ainda, o registro da glaciação
do tipo continental indica latitude baixa, próxima de um dos polos terrestres. É difícil escapar
da ideia de ligação dessas massas continentais pelo menos durante o Período Carbonífero, e em
situação polar, tomando parte do que veio a ser denominado Glaciação Gondwânica (Figura 5b).
Figura 7.5: A) Registros de glaciação do tipo continental, encontrados em latitudes muito diferentes. B) Reconstrução da “Glaciação Gondwânica” como imaginada por Wegener.
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HISTÓRICO E EVOLUÇÃO DO CONCEITO DE PLACAS TECTÔNICAS 7
7.4 Deriva continental: da hipótese para a confirmação
Até a primeira metade do século XX, ideias verticalistas predominavam no tocante ao fun-
cionamento do planeta, sugerindo a permanência de continentes e oceanos. Para os processos
de formação das rochas magmáticas, os modelos preferidos eram os que traziam material fundi-
do e quente das profundezas do planeta, de baixo para cima, como é o caso dos assim chamados
“hotspots” e “plumas”, cujos produtos podem ser observados em várias localidades da superfície
terrestre. Apenas alguns poucos geocientistas pregavam as ideias mobilistas, seguindo as pegadas
de Alfred Wegener, e permaneciam mantendo viva a teoria da deriva continental. São paradig-
máticos os trabalhos de Alex Du Toit (DU TOIT, A.L. 1937), do já mencionado Arthur Holmes e,
posteriormente, de Henno Martin (MARTIN, H.1961).
A partir dos anos 50 e na década seguinte, as evidências em favor da deriva continental
foram se avolumando. Além das evidências geológicas relacionadas com a Pangeia de Wegener,
permanecia a interrogação dos geocientistas a respeito do encurtamento das camadas superfi-
ciais da Terra, evidenciado pelas estruturas dobradas observadas ao longo das maiores cadeias
montanhosas existentes, como os Alpes e os Himalaias (ver na Figura 7.6). Acresce que boa
parte da atividade relacionada com a dinâmica interna do planeta, demonstrada pela existência
de terremotos e erupções vulcânicas, ocorre justamente ao longo dessas cadeias montanhosas.
Surpresa adicional apareceu com os resultados advindos da ciência dos oceanos, pelos estudos
efetuados, nos anos 50, pelo Lamont Geological Observatory (Columbia University) e pela Scripps
Institution of Oceanography (University of California). Os levantamentos sistemáticos de reconheci-
mento da topografia dos fundos oceânicos mostraram claramente a existência de imensas cadeias
de montanhas submersas, as “dorsais médio-oceânicas”, assim chamadas por estarem localizadas em
regiões afastadas das margens dos oceanos Pacífico, Atlântico, Índico e Antártico (MAXWELL, A.E.
(ED.).1971). Essas dorsais formam um sistema muito coerente, com muitos milhares de quilômetros
de extensão, que concentra grande parte das atividades vulcânicas e sísmicas atuais. Desde que os
oceanos cobrem cerca de dois terços da superfície da Terra, é óbvio que o seu conhecimento é
crucial para o entendimento do funcionamento do planeta na escala maior. Logo após a divulgação
do mapa mundial da topografia oceânica (Figura 7.6), o Prof. H.H. Hess externou a sua hipó-
tese do crescimento do assoalho oceânico (sea floor spreading), que viria a se tornar um dos pilares
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AMBIENTE NA TERRA Evolução
principais da tectônica de placas (HESS, H.H. 1962). Em poucas palavras, seu modelo sugeria que os
espaços formados ao longo das cristas das dorsais médio-oceânicas seriam preenchidos por material
vulcânico, basáltico, proveniente do manto. Esse material iria progressivamente se afastando de sua
posição central, e os novos espaços formados, sempre ao longo das dorsais, seriam sucessivamente
preenchidos por basaltos mais jovens.
7.4.1 Paleomagnetismo e Geocronologia
Paralelamente às pesquisas oceanográficas, os anos 50 viram o desenvolvimento de dois
campos que vieram a contribuir grandemente para a revitalização da teoria da deriva continen-
tal: geocronologia e paleomagnetismo. No caso da geocronologia, foram criados vários labora-
tórios no mundo, entre os quais alguns que se especializaram na utilização do método
Potássio-Argônio para a determinação da idade das rochas vulcânicas, crucial para permitir as
interpretações das pesquisas paleomagnéticas. Na época, sabia-se que rochas vulcânicas como,
Figura 7.6: Cadeias montanhosas (Andes e Rochosas) na parte ocidental das Américas, e dorsais médio-oceânicas no Atlântico e no Pacífico oriental.
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HISTÓRICO E EVOLUÇÃO DO CONCEITO DE PLACAS TECTÔNICAS 7
por exemplo, basaltos, podem manter-se magnetizadas nas direções do campo magnético pre-
térito da época em que se formaram, permitindo assim a medição dos vetores magnéticos a ele
relacionados. Vários pesquisadores ingleses da University of Newcastle Upon Tyne, entre os quais
um prêmio Nobel, P.M. Blackett, tiveram a ideia de obter amostras orientadas de rochas vulcâ-
nicas de vários continentes para determinar a direção do campo magnético pretérito corres-
pondente à época de sua formação, e ao mesmo tempo datá-las pelo método Potássio-Argônio.
Os resultados dessas investigações permitiram a construção de diagramas, mostrando a variação
da posição de cada continente em relação ao polo magnético ao longo do tempo. Verificou-se
que as assim chamadas polar wandering curves, PWC, ou “curvas de deriva polar” eram diferentes
para cada continente, mas guardavam entre si certas semelhanças que poderiam ser correlacio-
nadas numa escala de tempo (MCELHINNY, N.W. 1973). Por exemplo, na figura 7.7, as PWCs
relativas à América do
Sul e à Africa podem
ser reunidas de modo
que mostre um
trecho comum em
que esses continentes
estiveram unidos. Ao
serem válidos os
princípios do paleo-
magnetismo e, parti-
cularmente, o que
declara que, em qual-
quer tempo, o planeta possui um único polo magnético, a única conclusão seria a de que os
continentes estiveram de fato unidos no passado, mas foram gradativamente se afastando um do
outro, conforme preconiza a teoria da deriva continental.
Ao mesmo tempo, no início dos anos 60, ao medir as idades K-Ar de materiais provenientes
de regiões oceânicas, ilhas vulcânicas ou montes submarinos, verificou-se que, em todos os casos,
as idades se revelaram jovens, não mais antigas do que o período Jurássico. Ou seja, a história dos
oceanos estaria resumida aos últimos 100-150 milhões de anos, o que contrasta grandemente com
a história dos continentes, cujas rochas mais antigas podem chegar a 4.000 milhões de anos. Na
mesma época, os dados paleomagnéticos em rochas vulcânicas muito jovens, associados a
Figura 7.7: Curvas de deriva polar para América do Sul e África, sugerindo a união dos dois continentes no passado.
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AMBIENTE NA TERRA Evolução
determinações precisas de idade pelo método K-Ar, mostraram outra novidade científica que se
revelou crucial para a teoria da deriva continental: o campo magnético terrestre inverteu diversas
vezes a sua polaridade nos últimos 4 ou 5 milhões de anos (COX, A., DALRYMPLE, G.B. & DOELL,
R.R. 1967). Em outras palavras, os polos norte magnético e sul magnético terrestres trocaram
mutuamente de lugar em várias ocasiões bem estabelecidas no tempo. Essa evidência surpreen-
dente levaria, meses mais tarde, em conjunção com as evidências trazidas pela geofísica marinha,
à caracterização quantitativa do mecanismo de crescimento do assoalho oceânico, segundo o
modelo preconizado por H.H. Hess. Grande parte dessas evidências foi produzida sob os auspícios
de um grande programa científico internacional das Ciências da Terra, o Upper Mantle Program, ou
Programa do Manto Superior, instituído na década de 60 pela colaboração entre as Uniões
Internacionais de Geofísica e Geodésia, e de Ciências Geológicas.
7.4.2 Geofísica marinha: as anomalias magnéticas nos oceanos
Os levantamentos geofísicos efetuados numa extensa
região do Atlântico Norte, ao longo da dorsal médio-
-Atlântica a SW da Islândia, foram decisivos para o que se
considera a confirmação da hipótese de Hess. Nos mapas
magnéticos do fundo oceânico resultantes desses levanta-
mentos, aparece claramente um padrão zebrado, de faixas
paralelas, correspondentes a anomalias positivas e negati-
vas, que se alternam acompanhando a dorsal (Figura
7.8). Em 1963, os dois pesquisadores ingleses F.J. Vine e
D.H. Mathews publicaram o trabalho seminal para a con-
firmação da hipótese de Hess, no qual relacionaram essas
anomalias magnéticas do Atlântico Norte com as rever-
sões do campo magnético terrestre dos últimos milhões
de anos, já mencionadas (VINE, F.J. & MATTHEWS, D.H.
1963). Levando em conta o modelo do crescimento do
assoalho oceânico, propuseram que as anomalias positivas
e negativas encontradas pela geofísica seriam decorrentes
da magnetização oposta de regiões formadas em épocas
Figura 7.8: Anomalias magnéticas em faixas paralelas de polaridade normal e reversa, acompanhando a dorsal médio-oceânica, dando suporte à teoria de crescimento do assoalho oceânico preconizada por Hess (1962).
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HISTÓRICO E EVOLUÇÃO DO CONCEITO DE PLACAS TECTÔNICAS 7
diferentes, em que o campo magnético terrestre seria alternadamente normal ou invertido. Ao ser
correta a hipótese de Hess, em virtude do material basáltico acentuadamente magnético formado
sucessivamente no fundo oceânico, e magnetizado ao
longo de alguns milhões de anos, enquanto ocorriam
as reversões alternadas do campo magnético, deveriam
aparecer exatamente as anomalias verificadas, paralelas
à dorsal e simétricas em relação a ela. Muitos levanta-
mentos de geofísica marinha foram efetuados nos anos
seguintes, ao longo de todas as dorsais médio-oceânicas
do planeta, para testar a sugestão de Vine e Mathews.
Em todos eles todos foi encontrado o mesmo padrão
zebrado, dando o suporte necessário para a confirma-
ção do mecanismo do sea floor spreading.
Em síntese, havia sido encontrado um mecanis-
mo adequado para a deriva continental, reabilitando
a hipótese de Wegener. Com o sea floor spreading, e a
formação de grandes oceanos, as massas continentais
poderiam ser consideradas como passivas, sendo leva-
das no movimento mais geral do substrato. Portanto,
elas não se moveriam em relação à parte inferior da
crosta, como postulava Wegener, mas seriam levadas
passivamente nos movimentos convectivos do manto subjacente, seguindo aproximadamente o
modelo de correntes de convecção que havia sido sugerido por Holmes.
7.4.3 O teste da comparação geocronológica
Com o renascimento da teoria da deriva continental, foi planejado, em meados dos anos 60,
um teste de importância fundamental, em que novamente a geocronologia foi chamada como
protagonista. Mediante a utilização dos primeiros computadores, já havia sido feita uma recons-
trução dos continentes em volta do Oceano Atlântico, com base em sua forma e dimensões, a qual
resultou num ajuste muito satisfatório além da expectativa inicial (BULLARD, E.C., EVERETT, J.E.
& SMITH, A.G. 1965) (Figura 7.9). Em consequência, pensou-se que seria muito oportuno testar
Figura 7.9: Reconstrução da posição “pré-deriva” dos continentes ao redor do Oceano Atlântico, efetuada pelos primeiros computa-dores (Bullard et al., 1965).
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AMBIENTE NA TERRA Evolução
as possíveis correlações entre regiões continentais hoje separadas pelo Atlântico, mas que estiveram
adjacentes na reconstrução pré-deriva. O teste aparentemente mais adequado seria justamente a
comparação geocronológica entre as áreas de rochas antigas, que cobrem grande parte da região
setentrional da América do Sul, com as de vários países da África Ocidental.
Tendo em vista que muitas amostras de rochas das regiões africanas, e também da parte noro-
este da América do Sul, já se encontravam disponíveis no Massachusetts Institute of Technology
(MIT), e muitas outras poderiam ser facilmente obtidas no nordeste brasileiro, uma colaboração
científica foi instituída entre o próprio MIT e o recém-criado laboratório de geocronologia
da Universidade de São Paulo. O MIT seria responsável pelas datações pelo método Rubídio-
Estrôncio, em desenvolvimento na época, e o Centro de Pesquisas Geocronológicas da USP seria
Figura 7.10: Teste geocronológico para a correlação das províncias tectônicas de América do Sul e África (Hurley et al., 1967)
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HISTÓRICO E EVOLUÇÃO DO CONCEITO DE PLACAS TECTÔNICAS 7
responsável pela coleta de amostras no Brasil, nas regiões litorâneas entre o Amapá e a Bahia, e
também pelas datações, através do método Potássio-Argônio, das amostras brasileiras e africanas.
Realizadas as coletas de amostras, e efetuadas as determinações geocronológicas em
São Paulo e no MIT, os resultados revelaram-se de uma coerência impressionante e
mostraram, além de qualquer dúvida, a excelente correlação existente entre províncias
tectônicas intercontinentais (HURLEY, P.M. e outros. 1967) (Figura 7.10). Os resultados
do teste foram publicados na revista Science em 1967, e a repercussão na comunidade
internacional da época foi muito grande, visto que as conclusões do artigo se inseriam
de modo perfeito nas ideias mobilistas então emergentes e relacionadas com a deriva
continental. Em 1968, P.M. Hurley, que liderou o grupo de pesquisadores do MIT, foi
convidado pela revista Scientific American a escrever um texto a respeito do tema, o qual
teve por título The confirmation of Continental Drift.
7.4.4 Da deriva continental à tectônica global
Dessa forma, com as evidências acima descritas, e com muitos outros resultados obtidos
pelo Programa do Manto Superior, o mobilismo finalmente triunfou, com o advento do novo
paradigma da Tectônica de Placas. A metade final dos anos 60 e o início dos anos 70 foram pró-
digos em trabalhos de grande importância, provenientes de quase todos os campos das Ciências
da Terra. Mencionaremos aqui apenas alguns. O trabalho de Isacks et al (ISAKS, B., OLIVER, J.
& SYKES, L. 1968), com as contribuições fundamentais da sismologia, o de Morgan (MORGAN,
W.J. 1968), com suas novas interpretações de cunho geológico, o de Le Pichon (LE PICHON, X.
1968), com a sua excelente síntese sobre os mecanismos, e mais tarde o livro-síntese de Takeuchi
et al. (TAKEUCHI, H., UYEDA, S. & KANAMORI, H. 1970), o artigo de divulgação de Dewey
(DEWEY, J.F. 1972) sobre a tectônica global, e finalmente o livro-texto de Willie (WYLLIE, P.J. 1971)
sobre a dinâmica do planeta. Durante toda a década de 70, o Geodynamics Project, ou Projeto
Geodinâmica, sucessor do Upper Mantle Project, instituído pelas mesmas uniões científicas que
patrocinaram o programa anterior, dedicou-se a produzir evidências adicionais para comprovar
a tectônica global, que foram obtidas principalmente em regiões oceânicas.
114
AMBIENTE NA TERRA Evolução
7.5 O conceito de Tectônica de Placas – Situação Atual
Sabe-se que a Terra se formou há 4,57 bilhões de anos, ao mesmo tempo que o Sol e os demais
planetas do Sistema Solar, através da condensação do gás e da poeira cósmica que constituíam a
nebulosa solar. Portanto, o nosso planeta, nos primórdios de sua formação, consistia de uma mistura
caótica de materiais, mantida coesa pela atração gravitacional. A sua evolução resultou da transfor-
mação dessa mesma mistura em um corpo estruturado em camadas concêntricas diferentes entre si.
O material mais denso afundou e concentrou-se no interior do planeta, ao passo que o material
menos denso constituiu a parte mais superficial. Nesse contexto, formaram-se os dois sistemas fun-
damentais da estrutura terrestre: um núcleo interno e um
manto envolvente. A figura 7.11, que deriva do conhe-
cimento produzido pela sismologia, mostra a situação do
interior da Terra, um núcleo externo (líquido), um núcleo
interno (sólido), ambos de composição metálica, essencial-
mente ferro e níquel, e um manto (sólido), de composição
silicática. A crosta terrestre,camada mais externa do planeta,
onde estamos situados e cujo material pode ser acessado
diretamente, originou-se posteriormente por modificações
e diferenciações sucessivas do material do manto.
A crosta inclui todas as rochas conhecidas, como, por
exemplo, granitos, basaltos, arenitos, xistos etc., formadas
pelos diversos processos petrogenéticos. Por outro lado, se podemos conhecer bem o material da
crosta, não temos acesso direto ao material do manto, que se situa a algumas dezenas de quilôme-
tros abaixo de nossos pés. As perfurações mais profundas efetuadas na Terra atingem, no máximo,
uns dez quilômetros de profundidade, de modo que é preciso utilizar outras armas para a inves-
tigação da composição e das condições físico-químicas dos materiais existentes nas camadas mais
internas do planeta. Tudo o que sabemos é estabelecido com base em poucas amostras trazidas por
alguns vulcões de fontes profundas e em evidências indiretas, tais como estudos de meteoritos,
planetologia comparada, petrologia experimental, bem como medidas geofísicas de fluxo térmico
do planeta, de comportamento de ondas sísmicas e magnetismo terrestre.
Figura 7.11: Estrutura interna da Terra.
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HISTÓRICO E EVOLUÇÃO DO CONCEITO DE PLACAS TECTÔNICAS 7
A dinâmica interna do planeta, que comanda a tectônica de placas, tem suas origens na
mobilidade do material do manto, apesar de este ser quase totalmente sólido. A temperatura
interior aumenta em direção ao centro da Terra, sendo de cerca de 4.000ºC no limite manto/
núcleo. Nas proximidades do centro da Terra, a temperatura atinge por volta de 5.500ºC. O
calor interno do planeta é produzido essencialmente pela desintegração dos elementos radio-
ativos de meia-vida longa existentes no manto, tais como Urânio, Tório, Potássio e outros, e é
transportado para a superfície, para em seguida ser dissipado para fora do planeta.
Consequentemente, com a diminuição progressiva e inexorável dos elementos radioativos, a
Terra vai se resfriando lentamente. O transporte do calor interno pode ser por condução ou por
convecção, e este último modo consiste da movimentação de massa das zonas mais quentes para
as mais frias. As correntes de convecção no manto, embora muito lentas, são o motor da dinâ-
mica interna do planeta, sendo responsáveis pelo fluxo térmico observado na superfície e pelos
movimentos das placas tectônicas, que serão descritos a seguir.
A figura 7.12 mostra um perfil genérico das camadas superficiais da Terra com as denominações
pertinentes. Há dois tipos de crosta terrestre: a crosta continental, de natureza granítica e espessura
média maior, e a crosta oceânica, de natureza basáltica e espessura média menor. Esta última se situa
nos extensos domínios oceânicos, e seu topo corresponde ao assoalho marinho. Há também dois
tipos de litosfera, continental e oceânica, que incluem inteiramente os dois tipos de crosta correspon-
dentes, além de parte do assim chamado manto superior. Ela possui comportamento rígido e sobre-
põe-se a uma zona com características físicas mais plásticas, denominada astenosfera, cujo topo se
Figura 7.12: Esquema das camadas superficiais da Terra com as denominações pertinentes.
116
AMBIENTE NA TERRA Evolução
situa a aproximadamente 100 a 200km de profundidade, sempre dentro do manto superior. Na as-
tenosfera, ocorre pequena percentagem de material rochoso fundido, o assim chamado magma.
Como resultado principal do advento da Tectônica Global, sabemos que a litosfera é compartimen-
tada em cerca de uma dúzia de placas tectônicas grandes e
muitas placas menores (TEIXEIRA, W. E OUTROS. 2009)
(Figura 7.13). Essas placas se movimentam tangencial-
mente à superfície do planeta, deslizando sobre a astenosfera,
com velocidades distintas, que podem variar de menos de
um centímetro por ano a uma dezena de centímetros por
ano. Esse movimento depende das correntes de convecção
mantélicas subjacentes, que se originam nas zonas mais
quentes do manto, onde o material busca migrar para níveis
superiores. Ao mesmo tempo, para compensar essa ascensão,
rochas mais frias descem e preenchem o espaço deixado pelo
material que subiu, completando o ciclo das células de con-
vecção (Figura 7.14).
Figura 7.13: As principais placas tectônicas, com suas respectivas denominações e seus limites.
Figura 7.14 (A, B): Padrões esquemáticos alternativos dos movimentos de convecção no manto.
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HISTÓRICO E EVOLUÇÃO DO CONCEITO DE PLACAS TECTÔNICAS 7
Ao longo dos limites das placas litosféricas concentram-se, praticamente, todos os terremotos
de grande intensidade e a grande maioria dos vulcões ativos do planeta. Esses limites podem ser
convergentes, divergentes ou conservativos. Nos limites convergentes, ocorre a interação entre
duas placas que se aproximam e se
chocam. No caso de choque entre duas
placas com litosfera oceânica, uma delas
irá mergulhar por debaixo da outra, ao
longo de uma zona de subducção
(Figura 7.15b). Essa placa, à medida
que mergulha, se aquece, perde consis-
tência e se integra no manto. Ao mesmo
tempo, com o aquecimento, serão gera-
dos magmas, e formados arcos de ilhas
constituídos de material de natureza
máfica a intermediária, como é o caso
do Japão, das ilhas Aleutas ou das ilhas
Fiji. No caso de um processo colisional,
envolvendo duas placas de natureza
continental, uma das placas poderá mer-
gulhar no manto, mas não de forma
acentuada, uma vez que possui densida-
de significativamente menor (Figura
7.15c). Nesse caso de subducção rasa,
envolvendo material continental, serão
geradas cordilheiras de montanhas do
tipo Himalaia. Seus magmas serão mais
silicosos, dando origem a rochas predo-
minantemente graníticas, cujo material
seria formado em grande parte por pro-
cessos de retrabalhamento crustal. Ao
mesmo tempo, a placa sobrejacente sofreria deformação e enrugamento em escala de centenas a
milhares de quilômetros, construindo cordilheiras elevadas. Por fim, se o limite convergente
Figura 7.15: (A, B, C) – Perfís esquemáticos de limites convergentes entre placas tectônicas, indicando as zonas de subducção.
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AMBIENTE NA TERRA Evolução
envolver uma placa oceânica e uma placa continental, serão gerados arcos magmáticos, como
ocorre presentemente na Cordilheira Andina (Figura 7.15a). Nos três casos de limites conver-
gentes, a presença de sismos é bastante comum, incluindo-se aí terremotos de magnitude muito
alta, catastróficos para as comunidades afetadas. Vulcanismo também é comum, sendo mais eviden-
te quando há o envolvimento de litosfera oceânica no processo de subducção.
No caso de limites divergentes entre placas tectônicas, aberturas na crosta são formadas ao
longo de grandes sistemas de fraturamento, sendo preenchidas por magmas provenientes da aste-
nosfera, que caracterizam vulcanismo de fissura, como ocorre na Islândia ou em muitos vulcões
Figura 7.16: Evolução esquemática para um limite divergente de placas, com a formação de uma bacia oceânica nova.
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HISTÓRICO E EVOLUÇÃO DO CONCEITO DE PLACAS TECTÔNICAS 7
submarinos. É o caso das chamadas dorsais meso-oceânicas, as cordilheiras submersas que atraves-
sam todos os oceanos, e que representam os locais de geração de crosta oceânica nova pela subida
de magmas basálticos provenientes do manto. (Figura 7.16) Se o movimento divergente durar
muitos milhões de anos, o que é comum, poderão ser formados fundos oceânicos inteiros. A título
de exemplo, pode ser mencionada a Dorsal Meso-Atlântica, que divide o Atlântico inteiro, norte
e sul, em duas partes simétricas. Por sua vez, os limites de placas conservativos apresentam grandes
sistemas de falhamentos, em que as placas contíguas deslizam horizontalmente, uma em relação a
outra, com movimentações opostas. O exemplo mais conhecido e mais característico é o sistema
de falhas de San Andréas na costa ocidental da América do Norte.
O acima exposto indica que se situa no manto o motor de todos os processos maiores que
afetam a litosfera, e produzem as maiores modificações na fisiografia da superfície da Terra. O
manto inteiro participa das grandes convulsões do planeta, e a dinâmica das placas litosféricas
atuais é o melhor registro da atuação da astenosfera plástica e geradora de magmas primários.
Por outro lado, na sua parte inferior, na região adjacente ao núcleo externo, formam-se anoma-
lias térmicas e originam-se as correntes ascendentes de material aquecido. Pela sua importância
geodinâmica, as correntes de convecção mantélica, que já tinham sido aventadas por A. Holmes
desde os anos 40 (Figura 7.3), constituem o paradigma fundamental da revolução mobilista
da tectônica global, explicando de maneira coerente e integrada as principais feições e os
principais processos geodinâmicos observados na escala maior do planeta (por exemplo, ver Le
Pichon14 ou Teixeira et al18.
Finalmente, esse motor interno que produz a tectônica de placas é também responsável pela
existência do relevo, ou seja, das terras emersas no planeta, sem as quais não haveria plantas nem
animais terrestres, e muito menos nós, humanos. Com efeito, o relevo é continuamente atacado
e desbastado pelos agentes da dinâmica externa e, se não houvesse um mecanismo adequado
para a sua contínua reposição, não existiriam continentes, e o fundo do único oceano global
estaria situado por volta de 2,5km de profundidade.
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AMBIENTE NA TERRA Evolução
Bibliografia
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